JP2000141092A - プレス機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータからの一定動力により、ワークを加工
するまでの低推力・高速動作と、ワークをプレス加工す
る際の高推力・低速動作との双方を実現する。 【解決手段】 ケーシング１内に油室５を設け、油室５
を貫通するように第１ピストン４をケーシング１内に設
置する。第１ピストン４の後端にはナット３が取付けら
れ、このナット３はボールねじ軸２に螺着される。ボー
ルねじ軸２はモータに接続される。第１ピストン４の先
端は第２ピストン６の後端と係合する。第１ピストン４
は加圧面４ａを有し、この加圧面４ａよりも面積の大き
い受圧面６ａが第２ピストン６の後端に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレス機械に関
し、より特定的には、入力軸に与える動力を一定に保持
しつつ、金型がワークに接するまでは低推力かつ高速に
金型を移動させ、金型がワークに当接した後は低速で高
推力を発生させることが可能となるプレス機械に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ワークに当接するまでは低推
力・高速で金型を移動させ、当接後に低速で高推力を発
生させるプレスユニットを備えたプレス機械は存在す
る。具体的には、高速域において空気圧を用い、低速域
において油圧と空気圧の双方を用いるプレスユニットを
備えたプレス機械が存在する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ユ
ニットでは、空気消費量が多大となるばかりでなく、空
気を供給するための空気供給系が必要となり構造自体も
複雑となるという問題があった。

【０００４】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、空気圧
を用いることなく、構造も簡略化されたプレスユニット
を備えるプレス機械を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るプレス機
械は、１つの局面では、モータと、ケーシングと、油室
と、ねじ軸と、ピストンと、通路と、押圧部材とを備え
る。油室は、ケーシング内に設けられ、内部に油が封入
される。なお、油と等価な機能を発揮し得る非圧縮性流
体も使用可能である。ねじ軸は、ケーシング内に組込ま
れ、上記モータにより回転駆動される。ピストンは、ね
じ軸に螺着される部分を有し、油室を貫通し、該油を加
圧する加圧面を有する。なお、ピストンは、単一の部材
で構成されてもよく、複数部材により構成されてもよ
い。通路は、油室内に設けられ、上記加圧面の外周とほ
ぼ同径であり、ピストンを受入れるものである。押圧部
材は、ピストンの先端を受入れ、油室の一方の壁面を構
成しかつ加圧面より大きい面積の受圧面を有し、ワーク
を押圧する。

【０００６】上記モータでねじ軸を回転させることによ
り、ねじ軸に螺着される部分を有するピストンを前進さ
せることができる。それにより、ピストンの加圧面は、
油室内を前進して通路入口に達する。それに伴い、ピス
トンの先端を受入れる押圧部材もピストンに押圧されて
前進する。この段階までが高速域となる。その後、押圧
部材がワークに当接され、それ以降が低速域となる。低
速域においては、加圧面が通路内を通過し、その際に油
室内の油に圧力が加わる。この圧力が、加圧面より面積
の大きい受圧面に加わり、受圧面に大きな力が発生す
る。この力とピストンによる押圧力により、押圧部材の
高推力が得られ、ワークをかしめることができる。この
ように、モータを動力源としているので空気供給系が不
要となり、空気消費量の問題のみならず構成自体も簡略
化することができる。

【０００７】この発明に係るプレス機械は、他の局面で
は、モータと、ナットと、ねじ軸と、押圧部材と、ピニ
オンと、フックと、ストッパとを備える。ナットは、モ
ータにより回転駆動される。ねじ軸は、ナットに螺着さ
れ、先端にラックを有する。押圧部材は、ワークを押圧
するものである。ピニオンは、押圧部材に軸支され、ラ
ックと噛み合う。フックは、その回動中心とピニオンの
回転中心とが偏心するように押圧部材に軸支される。な
お、「回動中心」とは、フックを回動可能に支持する軸
の軸心のことを称する。「回転中心」とは、ピニオンを
回転可能に支持する軸の軸心のことを称する。ストッパ
は、フックの先端と係合して押圧部材の後退を阻止す
る。

【０００８】モータでナットを回転操作することによ
り、このナットに螺着されるねじ軸を前進させることが
できる。それにより、ねじ軸の先端に設けられたラック
とピニオンとが噛み合い、このままの状態で押圧部材が
前進する。この段階が高速域である。その後、押圧部材
がワークに当接して反力を受けると、押圧部材に対しね
じ軸が前進し、ラックと噛み合うピニオンが回転する。
それに伴いフックをピニオンと同期あるいは他の手段で
回動し、ストッパと係合させる。この状態でさらにねじ
軸を前進させることにより、ピニオンがさらに回転し、
ピニオンの回転中心とフックの回動中心との偏心分だけ
押圧部材を前進させることができる。それにより、高推
力を発生させることができ、ワークのかしめを行なうこ
とができる。本局面の場合も、１つの局面の場合と同様
に、空気消費量の問題のみならず構成の簡略化を行なえ
る。

【０００９】この発明に係るプレス機械は、さらに他の
局面では、モータと、ねじ軸と、第１および第２ナット
と、押圧部材と、ストッパとを備える。ねじ軸は、モー
タにより回転駆動され、相対的にピッチの大きいねじが
外周に形成される。第１ナットは、ねじ軸に螺着され、
相対的にピッチの小さいねじが外周に形成される。押圧
部材は、第１ナットに押圧されてワークを押圧する。第
２ナットは、第１のナット外周に螺着される。ストッパ
は、第２ナットの後退を阻止するためのものである。

【００１０】モータでねじ軸を回転駆動することによ
り、該ねじ軸に螺着される第１ナットを前進させること
ができる。それに伴い、押圧部材も前進する。この段階
が高速域である。その後、押圧部材がワークに当接さ
れ、それ以降が低速域となる。押圧部材がワークに当接
することにより、第１ナットの前進が規制され、第１ナ
ットがねじ軸と共回りする。それにより、第１ナットが
第２ナットに対し回転する。このとき、ストッパにより
第２ナットの後退が阻止されているので、第１ナットは
第２ナットに対し前進することとなる。第１ナット外周
には相対的にピッチの小さいねじが形成されているの
で、押圧部材がワークに当接した後に高推力を発生させ
ることができる。本局面の場合も、モータを動力源とし
ているので、前述の各局面の場合と同様の効果を期待で
きる。

【００１１】この発明に係るプレス機械は、さらに他の
局面では、モータと、第１および第２ナットと、スプラ
イン軸と、第１および第２ストッパと、スリーブと、押
圧部材とを備える。第１ナットは、モータにより回転駆
動され、内周にキー溝が形成される。スプライン軸は、
第１ナットに受入れられる一端側にキー溝が形成され、
他端側に相対的にピッチの大きいねじが形成される。第
２ナットは、スプライン軸の他端側に設けられたねじ部
に螺着され、相対的にピッチの小さいねじが外周に形成
される。第１ストッパは、スプライン軸の他端に設けら
れ、第２ナット先端と係合してスプライン軸に対する第
２ナットの前進を規制する。スリーブは、第２ナット外
周のねじ部に螺着されるねじ部を内周に有し、第２ナッ
トの後端と係合する係合部を有する。第２ストッパは、
スリーブの前進を規制する。押圧部材は、第２ナットに
押圧されてワークを押圧するものである。

【００１２】モータで第１ナットを回転駆動することに
より、スプライン軸が回転する。それにより、スプライ
ン軸のねじ部に螺着された第２ナットが前進する。この
第２ナットは、スプライン軸先端に設けられた第１スト
ッパに当接するまで前進する。それに伴い、押圧部材も
前進する。この段階が高速域である。第２ナットが第１
ストッパに達するのに応じて、押圧部材がワークに当接
し、ワークから反力を受ける。それ以降が低速域とな
る。低速域では、第２ナットの前進が第１ストッパによ
って規制されるので、第２ナットがスプライン軸と共回
りする。それにより、第２ナットをスリーブに対し相対
的に移動させることができる。このとき、スリーブの前
進を規制する第２ストッパを設けているので、スリーブ
の前進が規制され、第２ナットを前進させることができ
る。この第２ナットの前進により押圧部材を前進させる
ことができる。このとき、第２ナットの外周には相対的
にピッチの小さいねじが形成されているので、高推力を
発生させることができる。本局面の場合も、モータを動
力源としているので、前述の各局面の場合と同様に、空
気消費量の問題のみならず構成自体をも簡略化すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を用いて、こ
の発明の実施の形態について説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１から図３を用いて、
この発明の実施の形態１について説明する。図１〜図３
は、この発明の実施の形態１におけるプレス機械が備え
るプレスユニットを示す断面図である。

【００１５】図１を参照して、ケーシング１内には、油
室５が設けられ、ボールねじ軸２、第１および第２ピス
トン４，６が組込まれる。

【００１６】油室５内には油が封入される。また、油室
５内には、第１ピストン４の通過を許容する通路７が設
けられる。この通路７は、後述する第１ピストン４の加
圧面４ａの外周とほぼ同じ大きさの径を有する。

【００１７】ボールねじ軸２は、モータに接続され、該
モータにより回転駆動される。第１ピストン４の先端は
第２ピストン６の後端と係合され、第１ピストン４の後
端にはナット３が取付けられる。このナット３は、ボー
ルねじ軸２に螺着される。第１ピストン４は、油室５を
貫通して設けられ、加圧面４ａを有する。加圧面４ａ
は、この場合であれば、リング状の傾斜面により構成さ
れる。

【００１８】第２ピストン（押圧部材）６は、後端に受
圧面６ａを有する。この受圧面６ａは、油室５の一方の
壁面を構成し、かつ加圧面４ａよりも大きい面積を有す
る。また、第２ピストン６内部には、スプリング８ｂが
設置される。第２ピストン６の先端は、直接ワークに当
接されるか、あるいは金型やパンチ等を介して間接的に
ワークに当接される。なお、第１ピストン４と油室５と
の間にはスプリング８ａが設置される。

【００１９】次に、図２と図３とを用いて、図１に示す
プレスユニットの動作について説明する。

【００２０】図２を参照して、モータによりボールねじ
軸２を回転操作することにより、ナット３とともに第１
ピストン４を前進させる。それにより、スプリング８ｂ
を介して第１ピストン４により押圧された第２ピストン
６も前進し、ワークに当接する。このとき、加圧面４ａ
の外周が、通路７入口に達し、通路７を塞いだ状態とな
る。この状態までが高速域となる。

【００２１】次に、図３に示すように、さらにボールね
じ軸２を回転操作して第１ピストン４を前進させる。そ
れにより、加圧面４ａが通路７を通過する。このとき、
加圧面４ａにより通路７内において油室５内の油に所定
の圧力が付加される。この圧力と等しい圧力が受圧面６
ａに作用する。その結果、加圧面４ａよりも面積の大き
い受圧面６ａにおいて大きな力を発生させることができ
る。具体的には、受圧面６ａの面積が加圧面４ａの５倍
である場合には、５倍の力を発生させることができる。
このように受圧面６ａに作用する油圧により発生する力
と、第１ピストン４の押圧力との双方が第２ピストン６
に加わり、高推力が発生する。それにより、ワークのか
しめ等を行なうことができる。なお、このように高推力
が発生した状態においては、第２ピストン６は低速で移
動する。

【００２２】以上のように、本実施の形態１によれば、
モータによる一定動力の下で、高速かつ低推力の状態
と、低速かつ高推力の状態との双方を実現することがで
きる。それにより、効率的にかしめ等のプレス加工を行
なうことができる。また、従来例のように空気供給系を
必要としないので、装置構成も簡略化でき、かつ空気消
費量の問題も解消できる。

【００２３】（実施の形態２）次に、図４〜図６を用い
て、この発明の実施の形態２について説明する。図４〜
図６は、この発明の実施の形態２におけるプレスユニッ
トの断面図である。

【００２４】図４を参照して、ケーシング１内には、ね
じ軸９とピストン（押圧部材）１６とが組込まれる。ね
じ軸９の先端にはラック１０が取付けられる。また、ね
じ軸９の外周にはナット１１が螺着され、このナット１
１がモータにより回転駆動される。

【００２５】ピストン１６の後端には、軸１３ａを介し
てフック１４が回動可能に取付けられ、軸１３ｂを介し
てピニオン１２が回転可能に取付けられる。このピニオ
ン１２の回転中心（軸１３ｂの軸心）と、フック１４の
回動中心（軸１３ａの軸心）とは偏心している。軸１３
ｂは、軸１３ａ内に挿通されるものであってもよい。ピ
ストン１６の先端は、ワークに直接当接されるか、ある
いは金型やパンチ等を介して間接的にワークに当接され
る。

【００２６】また、ケーシング１内には、フック１４が
所定位置に移動した際にフック１４の先端と係合してピ
ストン１６の後退を防止するストッパ１５が設けられ
る。さらに、ピストン１６内には、流体やスプリング等
の弾性体８ｃが封入あるいは設置される。

【００２７】次に、図５および図６を用いて、図４に示
すプレスユニットの動作について説明する。

【００２８】図５を参照して、モータによりナット１１
を回転駆動し、ねじ軸９を前進させる。このとき、ねじ
軸９の先端に設けられたラック１０とピニオン１２とが
係合しているので、このままの状態でピストン１６も前
進する。この段階が低推力高速域となる。

【００２９】ピストン１６が所定距離前進してワークに
当接すると、ピストン１６がワークから反力を受ける。
それにより、ピストン１６の前進が規制され、ねじ軸９
の前進によりピニオン１２が回転する。このピニオン１
２の回転により、フック１４も同方向に回動する。フッ
ク１４が所定角度回動した後、フック１４の先端がスト
ッパ１５と係合する。それにより、ピストン１６の後退
を阻止できる。なお、図示していないが、ピニオン１２
に、フック１４の所定以上の回動を規制するストッパ部
材を取付けてもよい。

【００３０】図５に示す状態からさらにナット１１を回
転操作することにより、ねじ軸９がさらに前進し、ピニ
オン１２がさらに回転する。このとき、ピニオン１２の
回転中心とフック１４の回動中心とが上述のように偏心
しているので、偏心分だけ弾性体８ｃが押圧され、それ
によりピストン１６を前進させることができる。このと
きのピストン１６の移動量は少なく、高推力を発生させ
ることができる。よって、本実施の形態２においても、
前述の実施の形態１の場合と同様の効果を期待できる。

【００３１】（実施の形態３）次に、図７〜図９を用い
て、この発明の実施の形態３について説明する。図７〜
図９は、この発明の実施の形態３におけるプレスユニッ
トの断面図である。

【００３２】図７を参照して、本実施の形態３では、ケ
ーシング１内にねじ軸９、ナット１８，１９およびピス
トン（押圧部材）１６が組込まれる。ピストン１６とナ
ット１８との間にはメタルプレート２０ａが設置され、
またピストン１６にはメタルプレート２０ｂも取付けら
れる。さらに、ナット１９にはスプリング８ｄが取付け
られる。

【００３３】次に、図８および図９を用いて、本実施の
形態３におけるプレスユニットの動作について説明す
る。

【００３４】図８（ｂ）を参照して、モータでねじ軸９
を回転駆動することにより、ナット１８が前進する。そ
れに伴い、ピストン１６も前進する。この段階が高速域
となる。その後、ピストン１６の先端が直接あるいは間
接的にワークと当接する。

【００３５】上記のようにしてピストン１６を所定距離
前進させた後、図８（ａ）において反時計回りにナット
１９を４５°回転し、ナット１９の後端とストッパ２１
とを係合させるとともにストッパ１ａと係合させる。そ
れにより、ナット１９の後退および回転が阻止される。
この状態が図８（ａ）に示されている。

【００３６】次に、図９を参照して、上記のようにピス
トン１６の先端がワークに当接した後、ワークからの反
力によりナット１８の前進が規制され、ナット１８がね
じ軸９と共回りを開始する。このとき、ナット１８の外
周に、内周よりもピッチの小さいねじが切られているの
で、そのねじによりナット１８は回転しながら前進す
る。このナット１８によりメタルプレート２０ａを介し
て押圧され、ピストン１６が前進する。このとき、メタ
ルプレート２０ａを設けることにより、ピストン１６の
回転を阻止することができる。

【００３７】上記のようにナット１８の外周に相対的に
小さいピッチのねじを設けているので、ワークを加工す
る際にピストン１６の移動量は小さくなり、高推力を発
生させることができる。具体的には、ナット１８の内周
側のねじのピッチに対し外周側のねじのピッチを１／１
０にすることにより、入力に対し約１０倍の出力を期待
できる。

【００３８】上述のように、本実施の形態３の場合も、
モータによる一定動力の下で効率的なプレス加工を行な
え、前述の各実施の形態の場合と同様の効果を期待でき
る。

【００３９】（実施の形態４）次に、図１０〜図１２を
用いて、この発明の実施の形態４におけるプレスユニッ
トについて説明する。図１０〜図１２は、本実施の形態
４におけるプレスユニットの断面図である。

【００４０】図１０を参照して、本実施の形態４におけ
るプレスユニットは、スプライン軸２２と、ナット２
４，２５と、スリーブ２６と、ピストン（押圧部材）２
８とを備える。

【００４１】ナット２４は、スプリング８ｅを介して部
材２９と接続される。この部材２９は、スプライン軸２
２の一端に当接される。また、ナット２４にはモータが
接続される。さらに、ナット２４の内周には、スプライ
ン軸２２の一端側の外周に設けられたキー溝に対応する
キー溝が形成される。

【００４２】スプライン軸２２の一端はナット２４内に
挿入され、スプライン軸２２の他端側の外周にはねじ部
２３が設けられる。スプライン軸２２の他端にはナット
２５の先端と当接されるストッパ２７が取付けられる。
スプライン軸２２のねじ部２３にナット２５が螺着され
る。ナット２５の外周には、その内周に設けられたねじ
よりもピッチの小さいねじが形成される。スリーブ２６
の内周には、ナット２５の外周に形成されたねじと螺合
するピッチの小さいねじが形成される。また、スリーブ
２６は、ナット２５の後端と係合する係合部を有する。
ナット２５の先端はピストン２８の後端と当接される。
また、プレスユニットは、スリーブ２６の前進を規制す
るストッパ３０を備える。

【００４３】次に、図１１および図１２を用いて、上記
のプレスユニットの動作について説明する。

【００４４】図１１を参照して、モータによりナット２
４を回転駆動し、それによりスプライン軸２２を回転さ
せる。スプライン軸２２の回転により、ねじ部２３に螺
着されたナット２５が前進する。それに伴い、スリーブ
２６およびピストン２８も所定距離だけ前進する。そし
て、ナット２５の先端がストッパ２７に達するとともに
ピストン２８の先端がワークに直接あるいは間接的に当
接する。この段階までが高速域である。

【００４５】次に、図１２を参照して、図１１に示す状
態からさらにナット２４を回転させると、ナット２５の
先端がストッパ２７と当接しているのでスプライン軸２
２に対するナット２５の前進が規制され、ナット２５と
スプライン軸２２とが共回りする。それにより、スリー
ブ２６に対してナット２５が移動する。このとき、スリ
ーブ２６の前進がストッパ３２より規制されているの
で、ナット２５のみが前進する。また、ナット２５の外
周に形成されたねじのピッチがナット２５の内周のねじ
ピッチと比べて相対的に小さいので、ピストン２８の移
動量が小さくなり、前述の各実施の形態の場合と同様
に、高推力を発生させることができる。

【００４６】本実施の形態４においても、モータによる
一定動力のみで効率的なプレス加工を行なえるので、前
述の各実施の形態の場合と同様の効果を期待できる。

【００４７】以上のようにこの発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更が含まれることが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１におけるプレスユニッ
トを示す断面図である。

【図２】図１に示すプレスユニットの特徴的動作におけ
る第１段階を示す断面図である。

【図３】図１に示すプレスユニットの特徴的動作の第２
段階を示す断面図である。

【図４】この発明の実施の形態２におけるプレスユニッ
トの断面図である。

【図５】図４に示すプレスユニットの特徴的動作の第１
段階を示す断面図である。

【図６】図４に示すプレスユニットの特徴的動作の第２
段階を示す断面図である。

【図７】この発明の実施の形態３におけるプレスユニッ
トの断面図である。

【図８】（ａ）は（ｂ）に示すプレスユニットの側面図
である。（ｂ）は図７に示すプレスユニットの特徴的動
作における第１段階を示す断面図である。

【図９】図７に示すプレスユニットの特徴的動作におけ
る第２段階を示す断面図である。

【図１０】この発明の実施の形態４におけるプレスユニ
ットの断面図である。

【図１１】図１０に示すプレスユニットの特徴的動作に
おける第１段階を示す断面図である。

【図１２】図１０に示すプレスユニットの特徴的動作に
おける第２段階を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ ボールねじ軸 ３，１１，１８，１９，２４，２５ ナット ４ 第１ピストン ４ａ 加圧面 ５ 油室 ６ 第２ピストン ６ａ 受圧面 ７ 通路 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ スプリング ９ ねじ軸 １０ ラック １２ ピニオン １３ａ，１３ｂ 軸 １４ フック １ａ，１５，１７，２１，２７，３０ ストッパ １６，２８ ピストン ２０ａ，２０ｂ メタルプレート ２２ スプライン軸 ２３ ねじ部 ２６ スリーブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、 ケーシングと、 前記ケーシング内に設けられ、油が封入される油室と、 前記ケーシング内に組込まれ、前記モータにより回転駆
   動されるねじ軸と、 前記ねじ軸に螺着される部分を有し、前記油室を貫通
   し、前記油を加圧する加圧面を有するピストンと、 前記油室内に設けられ、前記加圧面の外周とほぼ同径で
   あり前記ピストンを受入れる通路と、 前記ピストンの先端を受入れ、前記油室の一方の壁面を
   構成しかつ前記加圧面より大きい面積の受圧面を有し、
   ワークを押圧する押圧部材と、を備えたプレス機械。
2. 【請求項２】 モータと、 前記モータにより回転駆動されるナットと、 前記ナットに螺着され、先端にラックを有するねじ軸
   と、 ワークを押圧する押圧部材と、 前記ラックと噛み合い前記押圧部材に軸支されるピニオ
   ンと、 その回動中心と前記ピニオンの回転中心とが偏心するよ
   うに前記押圧部材に軸支されるフックと、 前記フックの先端と係合して前記押圧部材の後退を阻止
   するストッパと、を備えたプレス機械。
3. 【請求項３】 モータと、 前記モータにより回転駆動され、相対的にピッチの大き
   いねじが形成されたねじ軸と、 前記ねじ軸に螺着され、相対的にピッチの小さいねじが
   外周に形成された第１ナットと、 前記第１ナットに押圧されてワークを押圧する押圧部材
   と、 前記第１のナット外周に螺着される第２ナットと、 前記第２ナットの後退を阻止するストッパと、を備えた
   プレス機械。
4. 【請求項４】 モータと、 前記モータにより回転駆動され、内周にキー溝が形成さ
   れた第１ナットと、 前記第１ナットに受入れられる一端側にキー溝が形成さ
   れ、他端側に相対的にピッチの大きいねじが形成された
   スプライン軸と、 前記スプライン軸の他端側に設けられたねじ部に螺着さ
   れ、相対的にピッチの小さいねじが外周に形成される第
   ２ナットと、 前記スプライン軸の他端に設けられ、前記第２ナット先
   端と係合して前記スプライン軸に対する前記第２ナット
   の前進を規制する第１ストッパと、 前記第２ナット外周のねじ部に螺着されるねじ部を内周
   に有し、前記第２ナットの後端と係合するスリーブと、 前記スリーブの前進を規制する第２ストッパと、 前記第２ナットに押圧されてワークを押圧する押圧部材
   と、を備えたプレス機械。